Der Erdkabelfinder

Dieser Beitrag fasst die verwunderliche, aber dennoch erfolgreiche Kabelfindung auf unserem Grundstück zusammen und präsentiert darüber hinaus noch weitere, wenn auch vielleicht nicht immer ganz zielführende Methoden der Zielerreichung. Gewonnen hat dank tatkräftigem Einsatz von Sven die Methode mit dem besten Frickelpotential, in der natürlich auch Lochband und Heißkleber zum Einsatz kamen. An dieser Stelle also noch einem ein dickes DANKESCHÖN an Sven!

Wie alles begann

Forum: Erdkabel finden Autor: Arndt

Leerrohre deren Ende unbekant....
Leerrohre deren Ende unbekant....

Verschiedene Lösungen zum Finden von Kabeln

Man kann sich ja vorstellen, dass es in unserem Forum eine unheimliche Bandbreite an möglichen Lösungen sammelt und da viele Wege nach Rom führen, hier nun eine Liste verschiedener Lösungsmöglichkeiten:

Mit einer langen Nadel "stochern"
Altöl rein gießen und sehen, wo der Rasen ausgeht...
Längenmessung mittels Impulsreflektometer (Oszi + Frequenzgenerator, oder reinsummen)
ohmsche Findung
Buddeln
ignorieren und neu machen
Fracking und gucken was passiert
Katzenfutter / Stinkdüse
Capbank und sehen, wo die Erde hochfliegt
Gas einleiten und mit einem Schnüffel-Gerät suchen
...

Erster Anlauf mittels Impulsreflektometer

ferdimh hats erklärt:

Impulsreflektometer: Funktionsgenerator - BNC-Strippe (so kurz wie geht!) - T-Stück am Oszi - Strippe unter Test. (evtl 2 Adern an Masse und eine für Signal) Funktionsgenerator auf Rechteck und ordentlich Gas stellen. Frequenz in der Größenordnung von 100 kHz. Oszi auf eine Flanke triggern und so einstellen, dass man den Anstieg sieht. Jetzt sieht man ein Plateau, dessen Länge von der Kabellänge abhängt. Der erste Anstieg kommt vom Funktionsgenerator, der zweite vom reflektierten Signal, das um zweimal die Kabellänge bei gegebener Ausbreitungsgeschwindigkeit (ca. 200 m/us) verzögert ist. Man kann das natürlich erst mal "trocken" mit einem Stück Kabel von bekannter Länge üben.

Unglücklicherweise hat es dann direkt dem Billig-Funktionsgenerator die (nicht kurzschlussfeste) Endstufe gegrillt, weil ich beim Knöpfchen drehen mal den falschen Frequenzbereich erwischt habe...

Ohmsche Findung

KalleGrabowski hats erklärt:

Erde soll ja ganz gut leiten, also im einfachsten Fall mal mit dem Ohmmeter herumlaufen, einen Pol an einen Erdpiekser, den anderen mit langem Kabel am offenen Ende des NYY anklemmen. Alternativ eine Handvoll Volt gegen Erde (PE der Installation) auf das Erdkabel geben und per Voltmeter das Potenzial im Garten suchen. So 24 V von einem Trafo eventuell. Multimeter und bisschen Kabel sollte sich doch finden lassen. Ginge natürlich nur, wenn die Kabelenden nicht verschrumpfisoliert sind. Ob das Kabel dann aber noch taugt?

Hochspannende Findung

Sven bzw. Lukas94 haben es erklärt:

Hier stand gestern am Bahnhof zufällig ein roter Transporter mit der Aufschrift "Kabel Fehlerortung" von Elektro Burmann aus Jever.

Ausgehend von dem Grundgedanken dieser Methode hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Sto%C3%9Fspannungsgenerator kam mir folgende Idee: Eine KFZ Zündspule ist billig vom Schrott zu bekommen und macht schöne HV Pulse. Ein NE555 zur Pulserzeugung mit ca. 1 Hz, ein Transistor und ein KFZ Relais sollten eine brauchbare Unterbrecherschaltung abgeben. Die Frage ist nur, ob der Zündfunken am Ende des Kabels ausreichend hörbar ist.

Wenn es pulst, würde ich mit einem Stethoskop über den Rasen robben und lauschen, wo es knallt.

Ist der Zündfunke nicht ausreichend hörbar, hätte ich hier noch einige dickere Kondensatoren herum liegen. Die sind direkt an gleichgerichteter Netzspannung aufladbar und können dann auch ganz gut mal einen knallen lassen. Da stellt sich nur die Frage nach einem ausreichend stabilen Schaltglied, das nicht sofort fest backt, durch legiert oder abbrennt.

Bei dieser Methode ist aber folgendes zu bedenken: Kuddel hat es erklärt:

Bei den Hochspannungsexperimenten muss man aufpassen, dass man nicht über 1 kV kommt. Dann schlägt das Kabel irgendwo durch und ist für immer kaputt. Habe ich mal bei einer ähnlichen Suche gemacht, konnte einige Meter Kabel dann weg werfen. Allerdings hatte das verwendete Weidezaungerät auch 6-8 kV am Ausgang.

Kabelfinder

Nach kurzer Recherche stolperte ich unweigerlich über diese schöne Voodoo-Lösung und wie sich später heraus stellte, sollte dieser Weg auch der Richtige sein

http://sbwd.de/seiten/rahmen.php?nav=kabelsuch#eigenbau (Link veraltet)

Da sich mein Wirkungsbereich noch in Umzugskartons als nicht hilfreich erwies, erklärte sich Sven kurzerhand bereit und baute aus Aalmaterial eine verbesserte Version des Erdhorchers.

Funktionsprinzip

Bastelbruder erklärt es:

Früher hatte jeder einen Kassettenrekorder. An die Mikrofonbuchse hat man eine alte Relaisspule angeschlossen und mit der Funktion "Aufnahme" im Kopfhörer ein gewaltiges Rauschen und Brummen vernommen. Wenn man in der Nähe eine relativ kleine Spule mit etwas NF-Spannung aus dem Lautsprecherausgang des Kofferradios versorgt hat, war die Spule im Abstand von einem halben Meter problemlos zu orten. Jetzt muss man die Geschichte bloß noch in die heutige Zeit transformieren.

Aufbau

Sender

Doku vom Sven:

Die Senderschaltung ist größtenteils aus Aalen und Altteilen auf Lochraster zusammen gefädelt. Nur die Widerstände und Kondensatoren stammen aus meinem regulären Bestand. Der Rest wurde ausgeschlachtet oder landete als Aal bei mir. Das Netzteil stammt aus irgendeinem Tintenstrahl-Drucker, der Sat-Receiver, der das Gehäuse spendete wurde mir beim letzten Stammtisch vermacht. Zusätzlich zur Schaltung aus dem ersten Beitrag habe ich noch je eine LED für Betriebsspannung und anliegenden Puls verbaut. Einzig ein 150 nF Kondensator wollte sich nicht einfinden, da habe ich einfach 100 nF verbaut. Jetzt tutet es halt mit ca. 666 Hz

Sender Frontansicht
Sender Rückansicht
Innenleben
Innenleben

Empfänger

Ich habe mal einen Empfänger passend zum Kabelfinder-Sender zusammengebaut, da sich kein Walkman einfinden wollte. Die Schaltung an sich ist recht simpel und besteht aus zwei Doppel-Operationsverstärkern und einem Verstärker IC. Ein NE5532 spielt den Eingangspuffer, der auch gleich mal 6 dB Verstärkung macht und die andere Hälfte des OPVs ist ein simpler Rail-Splitter, der eine virtuelle Masse auf halber Betriebsspannung erzeugt. Ein TL072 wurde zu einem Sallen-Key-Hochpassfilter mit ca. 160 Hz Grenzfrequenz verschaltet, um nicht den vollen Netzbrumm mit zu verstärken. Die andere Hälfte des TL072 ist ein simpler nichtinvertierender Verstärker, dessen Verstärkung sich mit einem 100-k-Poti regeln lässt. Der dritte IC im Bunde ist ein LM386-Verstärker in Minimalbeschaltung. Der macht ca. 13 dB Verstärkung und dient eigentlich nur als Nachbrenner, damit der TL072 nicht alleine einen Lautsprecher oder Kopfhörer antreiben muss. Die Verstärkung ist fix und nur das Eingangssignal lässt sich über ein 10-k-Poti abschwächen. Kleiner Test mit irgendeinem ollen Lautsprecher. 500 µV Eingangssignal sind schon echt hart aber gepulst noch aus dem Rauschen heraus zu hören. Bei dem offenen Aufbau wundert mich sowieso, dass sich die Beleuchtung (LSL mit EVG und KVG) nicht stärker bemerkbar macht. Bei etwas mehr Pegel ist aber sofort deutlich ein Signal zu hören und auch auf dem Oszi klarer zu erkennen. Auf jeden Fall macht die Schaltung garstig viel Verstärkung und kann auch durchaus als Gitarrenverstärker herhalten, wenn man das Hochpassfilter umgeht. Der LM386 lässt sich gut zu einem absolut simplen Übungsverstärker für E-Gitarren umbauen.

Suchspulenanschluss
Kopfhöreranschluss
Schaltung
Versuchsaufbau

Jetzt kommt der Teil, der beim Bau am längsten gedauert hat. Die Suche nach einem passenden Metallgehäuse und das ganze Anschlussgefiedel. Alles zusammen findet in einer alten Metallkassette für Bohrer ihren Platz. Die Schaltung lässt sich sowohl mit einem 9-V-Block als auch an externen 12 V betreiben. Ein Brückengleichrichter schützt die Schaltung vor verpolten externen Batterien. Eine viel zu helle orange LED signalisiert Betriebsbereitschaft. Mann blendet das Ding.... Ein eingeklebter Festplattenmagnet verhindert, dass der 9-V-Block auf Wanderschaft durch das Gehäuse geht. Die Potis auf der Platine sind auch gleichzeitig die Befestigung im Gehäuse. Ein eingeklebtes Stück einer 1-kg-Weingummi-Dose verhindert Kurzschlüsse auf der Platinenunterseite.

Schaltung

Sven erklärt es:

Ein Rail-Splitter zur Erzeugung der virtuellen Masse. Der Eingangsverstärker macht eine entspannte Verstärkung von 6 db.

Hinter den Eingangsverstärker ist das Sallen-Key-Hochpassfilter geschaltet, dass seine Grenzfrequenz bei 165 Hz hat. Auf das Filter folgt der hoch verstärkende Verstärker, dessen Verstärkung sich mit einem Poti einstellen lässt.

Um genug "Bumms" auf einen angeschlossenen Lautsprecher zu kriegen und weil mir das Teil gerade vor die Füße gefallen war kommt ein Ausgangsverstärker mit einem LM386. Diese Schaltung ergibt auch einen eins-a Gitarrenverstärker! Zum Klampfen-Amp würde ich noch die High-Gain Stufe als Eingangsverstärker verwenden. (Dann aber mit 10kΩ Widerstand vom invertierenden OPV Eingang zu Vcc/2). Der LM386 hat es gerne, wenn die Lautsprecherleitung verdrillt ist. In Anwesenheit von HF-Kram ist es manchmal auch ganz hilfreich, das LS-Kabel zwei-dreimal durch einen Ferrit-Kern zu wickeln. (Siehe dazu die AM Radio Amplifier Schaltung im Datenblatt des LM386). Bei zu viel Eingangssignal fängt der Kollege sonst an zu schwingen.

6db Eingangsverstärker und Rail-Splitter
Sallen-Key Filter und High-Gain Stufe
Ausgangsverstärker

Bastelbruder erklärts:

Alle NF-Endstufen mögen am Ausgang eine kleine, bedämpfte Drossel. Die Notwendigkeit wird nur sehr oft nicht erkannt oder sogar ignoriert. Das ist wie mit den Kondensatoren parallel zu 50-Hz-Gleichrichterdioden. Sogar in meinem eigentlich recht guten Mobilfunk musste ich so eine Drossel nachrüsten, da entstanden aus feinem Knistern bei entsprechender Lautstärkeeinstellung überlaute Ploppgeräusche. Das Problem ist auch durch die Signallaufzeit in den Empfangsfiltern begünstigt, die das störende Signal in die Länge ziehen, bis es schließlich von der ALC abgewürgt wird. Ein Zeichen dafür, dass die Konstrukteure das Gerät nur an weit entfernten Stationsantennen betrieben haben und nie schwache Signale aus dem Rauschen oder sogar bloß Rauschen gehört haben. Aus gleichem Grund findet sich wohl die Drossel auch bloß in der LM386-AM-Radioendstufe. Sogar in der Simulation habe ich einen Verstärker (mit Mühe) zum Schwingen gebracht, dabei sieht man dass die Schwingungen nur in ganz speziellen Situationen auftauchen.

- Hier fehlt noch das Bild der Simulation -

Nachbesserungen und Modifikationen

An der Suchspule hängend hatte die Endstufe ein Stabilitätsproblem. Die Drossel am Ausgang, wie im Datenblatt des LM386 beim AM Radio Verstärker beschrieben, hat nichts gebracht. Ab einer gewissen Lautstärke Einstellung ging das Teil an die Decke und der probehalber angestöpselte Lautsprecher wanderte über den Tisch.

Drei Probleme galt es zu lösen: Hochfrequente Signalanteile heraus filtern, das Netzbrummen weiter unterdrücken und den LM386 stabilisieren.

Folgende Modifikationen habe ich vorgenommen:

Am Eingangsverstärker: Hinter dem 1-µF-Abblockkondensator folgt ein 1.5-kHz-RC-Tiefpassfilter bestehend aus einem 1 kΩ in Reihe und einem 100-nF-Kondensator gegen Masse. Damit halte ich mir jetzt hochfrequenten Dreck vom Hals, den ich mir über die Suchspule sonst einfange. Das Nutzsignal wird davon etwas abgerundet aber da gibt es noch keine sichtbare Pegelabschwächung, das ist völlig vertretbar! Der 220 kΩ vom invertierenden Eingang gegen VCC/2 ist einem 6.8 kΩ Widerstand gewichen. 40 dB Gain sind schon eine ganz andere Hausnummer als 6 dB.

Weiter geht es am Hochpass-Filter. Das trennte leider zu tief ab. Die beiden 100-nF-Kondensatoren habe ich durch 47-nF-Kondensatoren ersetzt und damit die Grenzfrequenz auf knapp 500 Hz angehoben.

Das Hochpassfilter-IC wurde in dem Zuge auch gleich durch einen NE5532 ersetzt, der in dieser Schaltung deutlich weniger rauscht als der TL072! (Das ist aber nicht immer so!)

Durch diese ganzen Maßnahmen hatte ich jetzt schon mal ein viel saubereres Signal an der Endstufe anliegen. Nahezu frei von Netzbrummen und ohne hochfrequenten Schiet, der mich ärgern könnte.

Die regelbare Verstärkungsstufe habe ich etwas gedrosselt, anstatt des 1 kΩ Widerstands vom invertierenden Eingang des OPVs gegen Vcc/2 habe ich einen 2.2 kΩ Widerstand verbaut. Bei 40 dB Gain in der Eingangsstufe brauche ich gar nicht so viel mehr Verstärkung nach dem Filter.

Den LM386 habe ich dann wie folgt ergänzt: Vor dem Koppel-Kondensator am Ausgang sind jetzt parallel zwei Drahtschleifen durch eine Ferritperle und ein 47 Ω Widerstand geschaltet. Mit Drahtschleife durch den Ferrit meine ich, dass ich ein Stück Draht genau zweimal durch den Ferrit wickeln konnte. Zwischen dieser Filterschaltung und dem Koppelkondensator geht ein 47-nF-Kondensator gegen Masse. Vor der Ferrit-Widerstands-Geschichte habe ich den 47 nF und 10 Ω Widerstand gegen Masse wie aus der vorherigen Schaltung belassen, da ich das andere einfach nachträglich rein gefädelt habe. Obwohl das Datenblatt ganz locker sagt, das Teil könne mit minimaler Bauteilanzahl betrieben werden, sollte man sich doch den Luxus des Bypass-Kondensators von Pin 7 gegen Masse gönnen.

Der LM386 schwingt nun nicht mehr auf und ich kann die Verstärkung volles Rohr aufreißen ohne Probleme mit Verzerrungen zu kriegen, weil noch zu viel Rest Netzbrumm im Signal enthalten ist.

Die Suche

Interessanterweise gehen die drei dicken 5x1,5m²-Kabel nicht in die erwartete Richtung (grüne Linien) sondern laufen in Richtung des Nachbarhauses und enden offensichtlich mitten in der Auffahrt... Hier muss die Suche noch ein wenig angepasst werden, es ist anzunehmen, dass das Feld hier einfach zu schwach wird, da es sich zwischen dem Ringerder unseres Hauses und dem Kabel im Leerrohr aufspannt. Bei nächst bester Gelegenheit werde ich einen neuen Anlauf mit geänderter Konfiguration starten und die Ergebnisse hier ergänzen.

Ein Kabel, an dessen Ende offenbar ein Kühlschrank angeschlossen ist läuft merkwürdigerweise auch quer über die Auffahrt. Ein faszinierendes Gerät! :)

Eine weitere Überraschung war, dass sich das Testkabel, welches ich in die beiden leeren Rohr schieben wollte, nur 3 m weit schieben ließ. Selbst die Einziehspirale kam nicht weiter und am Ende saß dann nasser Sand *grummel* Das Endoskop zeigte im großen Rohr Wasser in ca 50cm Tiefe -toll- also wurde das Kabel mit einer Heißkleberendkappe versehen und wieder eingeschoben. Leider ließen sich beide Rohrenden draußen nicht mehr orten, wobei davon auszugehen ist, dass das Wasser "etwas" dämpft.